物理物理专题汇编物理闭合电路的欧姆定律

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1、物理)物理专题汇编物理闭合电路的欧姆定律(一)一、高考物理精讲专题闭合电路的欧姆定律1. 如图所示的电路中，电源电动势E=10V,内阻r=0.5Q,电阻R】=1.5Q，电动机的线圈电阻R0=1.0Q。电动机正常工作时，电压表的示数U=3.0V,求：(1) 电源的路端电压；(2) 电动机输出的机械功率。r四E7时【答案】(1)9V；(2)8W【解析】【分析】【详解】流过电源的电流为/,贝yIRU11路端电压为U由闭合电路欧姆定律UEIr解得U9V(2)电动机两端的电压为UEI(R,r)M1电动机消耗的机械功率为P=UI12RM0解得P8W2. 如图所示的电路中，电源电动势E=12V,内阻r=0.

2、5Q,电动机的电阻R0=1.0Q,电阻R=2.0Q。电动机正常工作时，电压表的示数U=4.0V,求：(1) 流过电动机的电流；(2) 电动机输出的机械功率；(3) 电源的工作效率。【答案】(1)2A；(2)14W；(3)91.7%【解析】【分析】【详解】(1) 电动机正常工作时，总电流为(2)电动机两端的电压为U=E/rq=(122x0.54.0)V=7V电动机消耗的电功率为P,=U/=7x2W=14W电动机的热功率为P热=/2R0=22X1W=4W电动机输出的机械功率P=PP=10W机电热(3)电源释放的电功率为P=E/=12x2W=24W有用功率P=UI12R=22W有1电源的工作效率有=

3、91.7%3. 如图所示，质量m=1kg的通电导体棒在安培力作用下静止在倾角为37、宽度L=1m的光滑绝缘框架上。匀强磁场方向垂直于框架平面向下(磁场仅存在于绝缘框架内)。右侧回路中，电源的电动势E=8V,内阻r=1Q。电动机M的额定功率为8W,额定电压为4V，线圈内阻R为0.20，此时电动机正常工作(已知sin37=0.6,cos37=0.8,重力加速度g取10m/s2)。试求：通过电动机的电流/M以及电动机的输出的功率P出；通过电源的电流/总以及导体棒的电流I；总磁感应强度B的大小。M【答案】(1)7.2W；(2)4A2A；(3)3T。【解析】【详解】(1)电动机的正常工作时，有所以故电动

4、机的输出功率为(2)对闭合电路有所以故流过导体棒的电流为(3)因导体棒受力平衡，则由可得磁感应强度为MU2APP-12R7.2W出MII2A总MF=mgsin37=6N安F安BILB3TIL4. 一电瓶车的电源电动势E=48V,内阻不计，其电动机线圈电阻R=3Q，当它以v=4m/s的速度在水平地面上匀速行驶时，受到的阻力/=48NO除电动机线圈生热外，不计其他能量损失，求：(1) 该电动机的输出功率；(2) 电动机消耗的总功率。【答案】(1)192W，(2)384W。【解析】【详解】(1) 电瓶车匀速运动，牵引力为：Ff48N电动机的输出功率为：/出Fv484W192W；(2)由能量守恒定律得

5、：EIPI2R出代入数据解得：I8A所以电动机消耗的总功率为PEI48X8W384W。总5. 如图所示的电路中，当S闭合时，电压表和电流表(均为理想电表)的示数各为1.6V和0.4A.当S断开时，它们的示数各改变0.1V和0.1A，求电源的电动势和内电阻.【答案】E二2V,r=10【解析】试题分析：当S闭合时，、R2并联接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U1=E-I1r即E=1.6+0.4r，当S断开时，只有R1接入电路，由闭合电路欧姆定律得：U2=E-I2r，即E=(1.6+0.1)+(0.4-0.1)r，由得：E=2V，r=10.考点：闭合电路欧姆定律【名师点睛】求解电源的电动势和内阻，常常

6、根据两种情况由闭合电路欧姆定律列方程组求解，所以要牢记闭合电路欧姆定律的不同表达形式.6. 如图所示的电路中，电源电动势Ed=6V，内阻r=1Q,定值电阻R0=9.0Q,变阻箱阻值在0-99.99Q范围。一平行板电容器水平放置，电容器极板长L=100cm，板间距离d=40cm，重力加速度g=10m/s2，此时，将变阻箱阻值调到R1=2.00，一带电小球以v0=10m/s的速度从左端沿中线水平射入电容器，并沿直线水平穿过电容器。求：(1) 变阻箱阻值R1=2.00时，R0的电功率是多少？(2) 变阻箱阻值R=2.0Q时，若电容器的电容C=2F,则此时电容器极板上带电量多大？(3) 保持带电小球以

7、v0=10m/s的速度从左端沿中线水平射入电容器，变阻箱阻值调到何值时，带电小球刚好从上极板右端边缘射出？【答案】(1)2.25W(2)2x10-6C(3)50Q【解析】【详解】(1)当R=2.0Q时，闭合回路电流丨为：I葺R+r+R01代入数据解得：I=05A所以PR0=l2R0=0.52X9=2.25W；当R=2.0Q时，Ur1=IR=1V由Q=CU=2X10-6C；当R=2.0Q时，则:Mg=qE日UER1d电路中分压关系，则有：RUiER1R+R+rd10调节变阻箱阻值到R，使得带电小球刚好从上极板边缘射出，则:1qE2-Mg=MaR且U1ERR+r+Rd10日UE二一R12d水平向：

8、L=vt由以上各工，代入数值得R=50Qo7. 如图所示，合上电键S。当电键S2闭合时，电流表的示数为0.75A；当电键S2断开时，电流表的示数为0.5A,R=R2=2Q。求电源电动势E和内电阻r。【答案】E=1.5Vr=1Q。【解析】【详解】当电键S2闭合时，电流表的示数为0.75A，有:RE(R+r)/(-+r)1并i2当电键S2断开时，电流表的示数为0.5A，有：E=I2(R1+r)代入数据解得E=1.5Vr=1Q。8.如图所示，已知路端电压U=18V,电容器C=6疔、C2=3疔，电阻R=6Q、R2=3Q.当开关S断开时，A、B两点间的电压UAB等于多少？当S闭合时，电容器q的电荷量改变

9、了多少？【答案】18V；减少了3.6x10-5C【解析】【详解】在电路中电容器C、C2相当于断路当S断开时，电路中无电流，B、C等势，A、D等势，因此Uab=U=18V.当S闭合时，R和R2串联，C两端的电压等于R两端电压，C2两端的电压为R2两端电压，q电荷量变化的计算首先从电压变化入手.当S断开时，Uac=18V,电容器C1带电荷量为Q1=C1UAC=6x10-6x18C=1.08x10-4C.当S闭合时，电路耳、R2导通，电容器C1两端的电压即电阻R1两端的电压，由串联电路的电压分配关系得6U”=U=X18V=12VAC6+3此时电容器q的带电荷量为Q,=C1UAC，=6x10-6x12

10、C=7.2x10-5C电容器C1带电荷量的变化量为Q=QQ=3.6x10-5C负号表示减少，即q的带电荷量减少了3.6x10-5C.9.在研究微型电动机的性能时，可采用如图所示的实验电路。当调节滑动变阻器R使电动机停止转动时，电流表和电压表的示数分别为0.5A和1.0V；重新调节R使电动机恢复正常运转时，电流表和电压表的示数分别为2.0A和15.0V。求这台电动机正常运转时的输出功率和电动机的线圈电阻。【解析】【详解】当电流表和电压表的示数为0.5A和1.0V时，电动机停止工作，电动机中只有电动机的内阻消耗电能，其阻值rUi10。I0.520当电动机正常工作时，电流表、电压表示数分别为2.0A

11、和15.0V，则电动机的总功率P=UI=15.0,2.0W=30.0W总22线圈电阻的热功率P=Ir=2.02,2W=8.0W热所以电动机的输出功率P=PP=30.0W8.0W=22.0W输出总热10如图甲所示，水平面上放置一矩形闭合线框abcd，已知ab边长l1=1.0m、bc边长/2=0.5m，电阻r=0.10。匀强磁场垂直于线框平面，线框恰好有一半处在磁场中，磁感应强度B在0.2s内随时间变化情况如图乙所示，取垂直纸面向里为磁场的正方向。线框在摩擦力作用下保持静止状态。求：（1）感应电动势的大小；（2）线框中产生的焦耳热；【答案】（1）0.25V；（2）0.125J；（3）线框受到的摩擦

12、力的表达式。（3）1.25（t+0.1）n解析】【分析】本题考查法拉第电磁感应定律及能量守恒定律的应用【详解】（1）由题意可知，线框在磁场中的面积不变，而磁感应强度在不断增大，会产生感应电动势，根据法拉第电磁感应定律知,B-SB-b-2abtE=n=ttt百等于乙图象中B-t图线的斜率皿联立求得感应电动势E=0.25V（2）因磁场均匀变化，故而产生的感应电动势是恒定，根据闭合电路欧姆定律知，在这0.2s内产生的感应电流E二2.5A再根据焦耳定律有Q=I2rt二0.125J3）水平方向上线框受到静摩擦力应始终与所受安培力二力平衡，有f=F才BIL=（0.1t）-2.5-0.5N=1.25（t0.

13、1）N安11.如图所示，三个电阻R、R2、R3的阻值均等于电源内阻r,电键S打开时，有一质量为m,带电荷量为q的小球静止于水平放置的平行板电容器的中点.现闭合电键S,这个带电小球便向平行板电容器的一个极板运动，并和该板碰撞，碰撞过程小球没有机械能损失，只是碰后小球所带电荷量发生变化，碰后小球带有和该板同种性质的电荷，并恰能运动到另一极板处.设电容器两极板间距为，求：（1）电源的电动势E；（2）小球与极板碰撞后所带的电荷量q/.答案】mgdE匚(2)q=2q解析】分析】详解】当s打开时，电容器电压等于电源电动势E,即:U=E小球静止时满足：芈mgdmgd由以上两式解得：E=；q闭合s,电容器电压

14、为u，贝y：EExr3r323对带电小球运动的全过程，根据动能定理得：qu，-mgqU02由以上各式解得：q2q12.在如图所示的电路中，R二3Q,R2二6Q,R3二1.5Q,C二20茁，当开关S断开时，电源(1)电源的电动势和内电阻；闭合S时，电源的输出功率；(3) S断开和闭合时，电容器所带的电荷量各是多少？【答案】4V,0.5(2)3.5W(3)6x10-5C,0【解析】【分析】断开S,R2、R3串联，根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；S闭合，R、R2并联再与R3串联，再次根据闭合电路欧姆定律求解出电流和电功率表达式；最后联立求解；闭合S时电源的输出功率为P=EI-I2r；S

15、断开时，C两端电压等于电阻R2两端电压，求解出电压后根据Q=CU列式求解【详解】E()S断开，RR3串联根据闭合电路欧姆定律可得：I一23R+rE2总功率为：PIE2W7.5+rRRS闭合，R、R2并联再与R3串联，总外电阻RRR+R335012根据闭合电路欧姆定律可得：E_ER+r3.5+r所以总功率为：PEI3.5+r联立解得：E=4V,r=0.5Q(2)闭合S，总外电阻R=3.5QE干路电流为厂1AR+r输出功率P出E/-/2r=4x1-1x0.5=3.5W(3) S断开时，C两端电压等于电阻R2两端电E4压：UIRR6V3V2227.5+r27.5+0.5可得电量为：Q=CU2=20x10-6x3=6x10-5C【点睛】本题首先要理清电路结构，然后结合闭合电路欧姆定律和电功率表达式列式分析